云南煙區(qū)烤煙品種的物理指標分析

云南煙區(qū)烤煙品種的物理指標分析

草坪的質(zhì)量評價主要包括內(nèi)部質(zhì)量、外觀質(zhì)量和感官質(zhì)量。在煙草的種植、流通和加工過程中,外觀質(zhì)量的評定更為常見。目前國內(nèi)外對外觀質(zhì)量主要是采用感官評定。由于各種主觀、客觀因素的影響,感官評定在客觀性、科學性、一致性等方面有其不足之處,所以研究開發(fā)外觀質(zhì)量測試技術(shù)是一項很有意義的工作。我國實行煙草專賣體制,強制性的42級國家烤煙分級標準是煙葉分級的依據(jù),煙葉的顏色是烤煙煙葉質(zhì)量評價的重要指標。定性的研究表明,煙葉的顏色與其化學成分和感官評吸質(zhì)量有顯著的相關(guān)性,色澤的好壞直接表征了烤煙煙葉的質(zhì)量和等級。由于評定因素多,判斷指標模糊,所以與一般農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測相比,烤煙煙葉的質(zhì)量檢測要復雜得多。揚-赫姆霍爾滋學說(Young-Helmblots)的三色學說是以顏色混合的物理學規(guī)律為依據(jù)而發(fā)展的。色光中存在3種最基本的色光,它們的顏色分別為紅色、綠色和藍色。這三種色光既是白光分解后得到的主要色光又是混合色光的主要成分,并且能與人眼視網(wǎng)膜細胞的光譜響應(yīng)區(qū)間相匹配,符合人眼的視覺生理效應(yīng)。這3種色光以不同比例混合,幾乎可以得到自然界中的一切色光,混合色域最大,而且這三種色光具有獨立性,其中一種原色不能由另外的原色光混合而成,因此紅、綠、藍被稱為色光三原色。為了統(tǒng)一認識,1931年國際照明委員會(CIE)規(guī)定了三原色各自的波長板λR=700.0nm、λG=546.1nm、λB=435.8nn。在色彩學研究中,為了便于定性分析,常將白光看成是由紅、綠、藍三原色等量相加而合成的,其R、G、B理論值設(shè)定為標準的(255,255,255)。本研究對煙葉顏色的測定就根據(jù)CIE色度學理論進行的,CIE1976明度指數(shù)L*、色品指數(shù)a*、b*均勻顏色空間是CIE1931標準色度學系統(tǒng)的非線性變換,它將XYZ直角坐標顏色空間轉(zhuǎn)換為柱面極坐標,將三刺激值X、Y、Z轉(zhuǎn)換成與眼睛視覺相一致的明度指數(shù)L*和色品指數(shù)a*、色調(diào)角h*,其中a*、b*與色調(diào)、飽和度的感覺相一致。為盡量避免各種因素對煙葉顏色測定及分級工作帶來的不同程度的誤差,計算機圖像處理技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和模糊信息處理技術(shù)等已被逐漸引入煙草行業(yè)在煙葉雜物剔除、煙葉形狀特征提取、煙葉自動分級等方面進行研究,并取得一定成果,從而促使煙葉分級由傳統(tǒng)的依靠人工向借助計算機、由定性向定量、由經(jīng)驗化向理論化發(fā)展。但針對煙葉顏色的定量檢測,很少有此方面的報道。為了在煙葉生產(chǎn)過程中避開眾多人為因素的影響,客觀、真實地反映出煙葉的質(zhì)量,這對于提高煙葉生產(chǎn)的效率、煙葉生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制,保護煙農(nóng)與國家利益都具有非常重要的意義。所以,本研究就顏色指標與煙葉其他物理指標的相關(guān)進行探討,為實現(xiàn)煙葉分級自動化奠定一定的基礎(chǔ)。1材料和方法1.1供試儀器與器材2010年在云南煙草科學研究院進行試驗,試驗的烤煙煙葉來自云南曲靖、大理、紅河、昆明、臨滄、普洱、文山、玉溪、昭通共計9個地區(qū);烤煙品種是K326;部位包括上、中、下部煙葉(B2F、C3F、X2F)。供試試驗儀器與器材包括分析天平(感量:0.0001g);打孔器(18mm);電子拉力機,濟南德瑞克生產(chǎn),型號DRK100B;厚度儀,德國KARL生產(chǎn);耐破度儀,四川長江造紙儀器有限責任公司生產(chǎn),型號BPW-2,測量范圍(0-300)kPa,準確度級1;定量沖樣器,四川長江造紙儀器有限責任公司生產(chǎn),型號BTQ-1,取樣面積100cm2;煙絲填充值測定儀,德國BORGWALT公司生產(chǎn);恒溫恒濕箱;烘箱;卷尺;剪刀;CR-400色彩色差儀(KONICAMINOLTA)。1.2測試方法1.2.1各指標測定指標將所有樣品檢測19個物理特性指標,分別為拉力、抗張強度、延伸率、單葉重、梗重、含梗率、葉質(zhì)重、填充值、含水率、長度和寬度(計算長寬比)、厚度、陰燃時間、顏色指標(5個)L*、a*、b*、彩度C*、色調(diào)角h*。1.2.2樣品制備1.2.3試樣張力和填充厚度的測定單葉重、含梗率、葉長和葉寬(計算長寬比)、葉質(zhì)重、陰燃時間采用吉文書等的方法測定。平衡含水率采用蔡健榮等的方法測定。(1)拉力、抗張強度、延伸率的測定。采用恒速拉伸法,取3片煙葉,需要在煙葉的中部兩側(cè)中間位置,避開主脈和支脈,剪成10mm×40mm的長條。儀器采用電子拉力機,調(diào)整儀器的拉伸速率至100(±5)mm/min。將夾頭調(diào)整到30(±1)mm,輸入樣品的長度、寬度和厚度,將試樣夾在夾頭上,注意不應(yīng)用手接觸試驗區(qū)域,建議在處理試樣時佩戴一次性或輕質(zhì)棉手套,夾緊試樣,并且不產(chǎn)生明顯的應(yīng)變,進行力清零和位移清零。保證試樣平行于所施加的張力方向。開始試驗直至試樣斷裂,記錄所施加的最大抗張力。記錄斷裂時的伸長(單位為mm),從儀器直接讀出裂斷時的伸長率(單位為百分數(shù));從儀器直接讀出裂斷時的抗張強度。(2)葉片厚度的測定。采用層積厚度法測定(德國KARL),儀器采用厚度儀,取10片煙葉,用直徑18mm的打孔器,對每片煙葉沿著主脈均勻的在左右兩側(cè)各打3個孔,每片煙葉共打6個孔,每個圓片均不應(yīng)有洞眼或破損,避開主脈和支脈,左右兩邊的3個圓片均正面朝上分別層疊起來,用厚度儀測定層疊起來的圓片厚度值,每片煙葉是一個重復,共10個重復。抬起厚度儀測量頭,在測量頭和鐵臺間插入煙葉圓片,輕輕控制速率,放倒測量頭至圓片表面,2min后記錄厚度值,精確至0.001mm。重復測定其余煙葉,在2個或者多個試樣的連續(xù)讀數(shù)期間,應(yīng)保證工作臺處于無塵狀態(tài)。(3)填充值測定。填充值參考張建平等的測定。1.2.4試樣的檢測和分析(1)樣品的制備。每個樣品選擇10片選具有代表性的煙葉,先取1片煙葉將其平放在實驗臺上,正面朝上使其自然展平。避開主脈和支脈,在平分主脈3等分處兩側(cè)對應(yīng)的位置,均勻的各選擇3個點,每片煙葉6個點,每個點為圓形,直徑不小于22mm。(2)儀器的校準和調(diào)節(jié)。取下試樣疊的保護層,不要用手觸摸試樣的測試區(qū)。輸入白色校正板數(shù)據(jù),放在白色校正板上進行校正,電源燈閃3次,鳴叫表示校正通過。(3)測定。按照儀器的操作方法和工作標準操作儀器,測定第1張試樣的CIELAB值(包括明度指數(shù)L*;色品指數(shù)a*、b*;彩度C*ab(簡稱C*);色調(diào)角h*ab(簡稱h*)),讀取并記錄測定值,應(yīng)準確至0.01單位。取下已測試樣,根據(jù)相同的方法以此類推,直至10片煙葉測定完畢。2結(jié)果與分析2.1煙用材料的指標從表1可以看出,9個地區(qū)19個指標的變異系數(shù)(CV)。比較來看,CV較大的指標有:拉力、抗張強度、單葉重、梗重、葉質(zhì)重、厚度、陰燃時間、a*;CV中等的指標有:延伸率、含梗率、寬度、長寬比;CV較小的指標有:填充值、含水率、長度、L*、b*、C*、h*。CV較大的指標說明在某一地區(qū)煙葉上、中、下3個部位,所測定的指標波動較大,穩(wěn)定性較差,如拉力、抗張強度、陰燃時間等。而CV較小的指標說明在某一地區(qū)煙葉上、中、下3個部位,所測定的指標波動較小,穩(wěn)定性較好,如顏色指標、填充值等。2.2煙色指標測定的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性從表2可以看出,所有地區(qū)各指標總體上的CV,比較CV得知,顏色指標中除了a*外,其他的4個指標均處在最低水平,說明了不同地區(qū)、不同部位的煙葉,測定顏色指標還是比較穩(wěn)定的、波動性較小、重現(xiàn)性較高的?？傮w樣本的19個物理指標CV還是在可接受范圍的。2.3不同區(qū)域19個物理指標之間的相關(guān)分析2.3.1其他物理指標相關(guān)分析從表3可以看出,各指標間呈現(xiàn)以下主要相關(guān)性特征:(1)拉力與葉質(zhì)重、厚度呈極顯著正相關(guān);與延伸率、與a*呈顯著正相關(guān);與長寬比呈極顯著負相關(guān);與寬度、L*、h*呈顯著負相關(guān);而與其他物理指標相關(guān)性較小。(2)抗張強度與延伸率呈顯著正相關(guān);與葉質(zhì)重、厚度呈極顯著負相關(guān);與a*呈顯著負相關(guān);而與其他物理指標相關(guān)性較小。(3)單葉重與梗重、葉質(zhì)重、長度、厚度呈極顯著正相關(guān);與a*呈顯著正相關(guān);與L*呈顯著負相關(guān)。(4)梗重與長度呈極顯著正相關(guān);與寬度呈顯著正相關(guān)。(5)含梗率與厚度到顯著負相關(guān)。(6)葉質(zhì)重與厚度、a*呈極顯著正相關(guān);與寬度、長寬比、L*、h*呈極顯著負相關(guān)。(7)填充值與含水率呈顯著負相關(guān)。(8)含水率與長度、陰燃時間呈顯著正相關(guān)。(9)長度與寬度呈極顯著正相關(guān)。(10)寬度與長寬比呈極顯著正相關(guān);與厚度呈極顯著負相關(guān)。(11)長寬比與L*、h*呈顯著正相關(guān);與厚度、a*呈極顯著負相關(guān)。(12)厚度與a*呈極顯著正相關(guān);與L*、h*呈極顯著負相關(guān)。(13)L*與b*、h*呈極顯著正相關(guān);與C*呈顯著正相關(guān);與a*呈極顯著負相關(guān)。(14)a*與h*呈極顯著負相關(guān);與b*呈顯著負相關(guān)。(15)b*與C*、h*呈極顯著正相關(guān)。2.3.2各因素對總體假設(shè)t檢驗把所有達到顯著性、極顯著性的相關(guān)系數(shù),按照線性相關(guān)程度分3個等級:簡單相關(guān)系數(shù)|r|<0.5為低度相關(guān),0.5<|r|<0.7為中度相關(guān),|r|>0.7為高度相關(guān),如表4中,(1)為高度相關(guān),(2)為中度相關(guān),正常為低度相關(guān),對3組相關(guān)系數(shù)分別進行ρ=0.5,ρ=0.5并ρ=0.7,ρ=0.7的總體假設(shè)t檢驗,如表4,結(jié)果顯示,4次總體假設(shè)t檢驗結(jié)果都是p<0.05,說明劃分的3個相關(guān)程度等級是有效的。根據(jù)表4可以看出:單葉重與梗重、寬度與長寬比、葉質(zhì)重與厚度、L*與h*、b*與C*為高度正相關(guān)。L*與a*、a*與h*為高度負相關(guān)。2.3.3高度相關(guān)分析L*與厚度、葉質(zhì)重為中度負相關(guān)。a*與厚度、葉質(zhì)重為中度正相關(guān);a*與L*為高度負相關(guān)。b*與L*為中度正相關(guān)。C*與b*為高度正相關(guān)。h*與L*為高度正相關(guān);h*與b*為中度正相關(guān);h*與a*為高度負相關(guān);h*與厚度、葉質(zhì)重為中度負相關(guān)。3物理指標基本統(tǒng)計量小、穩(wěn)定性較高,但以4.本試驗結(jié)果表明,從每個地區(qū)19個物理指標的基本統(tǒng)計量來看,CV較大的指標有:拉力、抗張強度、單葉重、梗重、葉質(zhì)重、厚度、陰燃時間、a*;CV中等的指標有:延伸率、含梗率、寬度、長寬比;CV較小的指標有:填充值、含水率、長度、L*、b*、C*、h*。CV較大的指標說明在某一地區(qū)煙葉上、中、下3個部位,所測定的指標波動較大,穩(wěn)定性較差,如拉力、抗張強度、陰燃時間等。而CV較小的指標說明在某一地區(qū)煙葉上、中、下3個部位,所測定的指標波動較小、穩(wěn)定性較好,如顏色指標、填充值等。從總體樣本19個物理指標的基本統(tǒng)計量來看,所有地區(qū)各指標總體上的統(tǒng)計量,比較CV得知,顏色指標中除了a*外,其他的4個指標均處在最低水平,說明了不同地區(qū),不同部位的煙葉,顏色指標測定還是比較穩(wěn)定的、波動性較小、重現(xiàn)性較高的?？傮w樣本的19個物理指標CV還是在可接受范圍的。L*與厚度、葉質(zhì)重呈極顯著負相關(guān),為中度負相關(guān)。a*與厚度、葉質(zhì)重呈極顯著正相關(guān),為中度正相關(guān);a*與L*呈極顯著負相關(guān),為高度負相關(guān)。b*與L*呈極顯著正相關(guān),為中度正相關(guān)。C*與b*呈極顯著正相關(guān),為高度正相關(guān)。h*與L*呈極顯著正相關(guān),為高度正相關(guān);與b*呈極顯著正相關(guān),為中度正相關(guān);與a*呈極顯著負相關(guān),為高度負相關(guān);與厚度、葉質(zhì)重呈極顯著負相關(guān),為中度負相關(guān)。從試驗結(jié)果可以看出,利用色差儀測定烤煙煙葉的顏色指